Estudio de circuitos alternativos, para el abastecimiento...

Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Mecánica

Estudio de circuitos alternativos, para el abastecimiento de agua en

emergencias complejas, atendidas por el Cuerpo de Bomberos de Concepción.

Seminario de Título presentado en conformidad a los requisitos para obtener el título de Ingeniero de Ejecución en Mecánica.

Profesor Guía: Sr. Vicente Pita Vives

Alfredo Eduardo Ascencio Contreras

2015

Universidad del Bío-Bío. Sistema de Bibliotecas-Chile

Estudio de circuitos alternativos de suministro de agua, para emergencias atendidas por el Cuerpo de Bomberos de Concepción.

2

Seminario de titulación Ingeniería ejecución mecánica

RESUMEN

El tema del presente seminario, nace ante un requerimiento presentado por

el Cuerpo de Bomberos de Concepción, en adelante CBC y asociado a una de las

experiencias de esta organización durante el terremoto del año 2010. En este

desastre, se dañaron importantes sistemas y redes de agua potable que

suministraban el servicio a toda la ciudad, incluyendo la red de grifos para uso de

Bomberos en caso de incendio. Nuestra ciudad, como ninguna otra en el país

tiene la singularidad de contar con una importante cantidad de fuentes naturales

de agua como son lagunas urbanas, ríos y esteros, que pueden ser utilizadas para

la extinción de grandes incendios como se registraron en el 2010.

El equipamiento que posee actualmente el CBC, tiene capacidades

limitadas para aspirar e impulsar el agua por líneas de mangueras a través de

largas distancias. En este sentido y con el objeto de mejorar el desempeño de

estas fundamentales y estratégicas operaciones contra incendio, es

significativamente relevante conocer y desarrollar técnicas de implementación de

un circuito apropiado de abastecimiento de agua, de manera de hacer más

eficiente el despliegue de recursos disponibles, específicamente las bombas de

los camiones, los sistemas de manguera y las destrezas del recurso humano.

Para lograr los objetivos propuestos, se estudiará el equipamiento

disponible, se describirá brevemente las características de las fuentes de aguas

naturales y se estudiarán casos hipotéticos de posibles emergencias utilizando un

determinado cuerpo de agua, para finalmente lograr un procedimiento que pueda

servir como base para cualquier caso que sea necesario construir un circuito

alternativo de transporte y abastecimiento de agua para dar soporte apropiado a

las operaciones contra incendio.



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INTRODUCCION

El pasado Terremoto vivido en nuestra zona el año 2010, dejó a la vista las

falencias en los sistemas de emergencias y uno de ellos es la red pública de agua

para la extinción de incendios.

Durante los primeros minutos después del sismo, dos grandes incendios se

inician en la ciudad, en el edificio de la Facultad de Ciencias Químicas de la

Universidad de Concepción y en las instalaciones de la empresa SGS, en calle

Rodríguez esquina Aníbal Pinto. Luego de unas horas más tarde, se reporta otro

incendio en el Centro Penitenciario El Manzano. El día domingo 28 de febrero,

durante la tarde se desata un incendio en el supermercado Unimarc de calle

Chacabuco y el día lunes 1 de marzo, cerca del medio día comienza a arder el

supermercado Alvi, ubicado en Av. Los Carrera esquina Caupolicán. Ese mismo

día en la tarde se reporta un gran incendio en la multitienda La Polar, ubicada en

calle Freire esquina Lincoyán, el edificio ardió violentamente por sus 4 costados

generando una radiación calórica y columna de humo tan intensos, que los

edificios ubicados al frente de esta instalación (calle freire y lincoyan) debieron ser

evacuados.

En todos estos enormes incendios, la mayor dificultad fue el suministro

constante de agua a los carros, ya que las redes que alimentaban los grifos

habían sido dañadas por el terremoto y el agua debió ser suministrado con

camiones aljibes y carros bomba que captaban el liquido desde las fuentes

naturales de agua en nuestra ciudad, como el Río Bío Bío, Río Andalien, Laguna

Las Tres Pascualas, Laguna Lo Méndez, Laguna Lo Galindo, entre otras.

Es por esto que en este trabajo de título, se aborda el estudio de un circuito

alternativo de suministro de agua, utilizando fuentes de aguas abiertas con que

cuenta nuestra Ciudad, para grandes emergencias, como en las descritas

anteriormente o cuando la red no es suficiente para satisfacer el requerimiento de

agua en una determinada emergencia de envergadura.



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OBJETIVOS

Objetivo General: Estudiar circuitos alternativos de suministro de agua, para emergencias

atendidas por el Cuerpo de Bomberos de Concepción, cuando falla la red de grifos

o el volumen de agua disponible en ellas no es suficiente para determinadas

emergencias con fuego.

Objetivos Específicos

a) Estudiar equipamientos y accesorios disponibles en el Cuerpo de Bomberos

de Concepción.

b) Estudiar las fuentes de agua naturales disponibles en la comuna de

Concepción.

c) Elaborar una propuesta de procedimiento ante emergencias, cuando falla el

suministro de agua a base de grifos o esta no es capaz de entregar lo

necesario.



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CONTENIDOS Página

Resumen 2 Introducción 3 Objetivos 4 Capítulo I Estudio del Material y Equipos Existentes 7 1.1 Introducción 7 1.2 Carros Bomba Urbanos 8 1.2.1 Especificaciones de los vehículos 8 1.2.2 Cantidad de material transportado 9 1.2.3 Estanque de agua 10 1.3 Bomba Centrífuga y Bomba de Cebado 11 1.3.1 Bomba de 90 m3/hora 12 1.3.2 Bomba de 180 m3/hora 14 1.3.3 Bomba de Cebado 15 1.4 Características más importantes del material de transporte de agua 16 1.4.1 Pérdidas de carga en ductos portátiles de transporte de agua 16 1.4.2 Características pitón monitor Protek 622-2 18 1.4.3 Características pitón Protek 369 19

Capítulo II Estudio de las fuentes de aguas naturales dentro del límite comunal 21 2.1 Introducción 21 2.2 Identificación y datos de las fuentes de agua 21 2.2.1 Laguna Lo Méndez 22 2.2.2 Laguna Redonda 23 2.2.3 Laguna Las Tres Pascualas 24 2.2.4 Laguna Lo Galindo 25 2.2.5 Laguna Lo Custodio 25 2.2.6 Río Bío Bío 26 2.2.7 Río Andalién 27 2.2.8 Conclusión Capitulo 28 Capítulo III Estudio de circuitos alternativos 29 3.1 Introducción 29 3.2 Algunas distancia entre fuentes de aguas naturales y grandes Centros

Comerciales 30

3.2.1 Distancia entre Río Bío Bío y Mall Plaza Mirador 30 3.2.2 Distancia entre Laguna redonda y Vega Monumental 31 3.2.3 Distancia entre Laguna Las Tres Pascualas y Mall del Centro de Concepción 32 3.3 Estudio de caso hipotético en la Ciudad de Concepción 33 3.3.1 Definición de casos a estudiar 33 3.3.2 Estimación de caudales de agua 34 3.4 Perdidas de carga 36 3.4.1 Introducción 36 3.4.2 Pérdida de carga regulares (Hf) 37 3.4.3 Pérdida de carga singulares (HS) 39 3.5 Ecuaciones de circuitos considerados 40 3.6 Evaluación técnica de las estrategias propuestas 43 3.6.1 Introducción 43 3.6.2 Gráficos, ecuaciones y tablas de la bomba CB-90, para RPM mínimas y

máximas 44

3.6.3 Gráficos, ecuaciones y tablas de la bomba CB-180, para RPM mínimas y máximas

45



6


3.6.4 Curva Característica CB-90 y CCC considerados 46 3.6.5 Curva Característica CB-180 y CCC considerados 46 3.6.6 Curva Característica varias bombas CB-90 en serie y los circuitos

considerados 47

3.6.7 Curva Característica varias bombas CB-180 en serie y los circuitos considerados

48

3.6.8 Análisis de resultados 49 3.6.8.1 Solución caso A 49 3.6.8.2 Solución caso B 50 Conclusiones 54 Bibliografía 56 Anexos 57



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CAPITULO I ESTUDIO DEL MATERIAL Y EQUIPOS EXISTENTES

1.1) INTRODUCCION

La Asociación denominada “Cuerpo de Bomberos de Concepción” tiene

por objeto proteger las vidas y propiedades contra los riesgos de incendio u otros

casos de emergencia. (Art. 1° de los estatutos de la institución), constituyéndose

en la actualidad por diez Compañías ubicadas estratégicamente en la Comuna de

Concepción. Estas unidades tienen dos especialidades, el ataque al fuego; el cual

lo abordan siete Compañías de Agua, y las Salvadoras y Guardias de Propiedad;

que es desarrollado por tres Compañías de Escalas, las que conjuntamente,

operan un trabajo coordinado en cada emergencia.

Las operaciones contra incendio, en esencia, considera maniobras

destinada a controlar y suprimir el fuego evitando de esta forma la propagación a

estructuras que no han sido alcanzadas por las llamas. Todos estos esfuerzos

deberán estar soportados, desde un principio, en circunscribir el avance del

incendio con un número suficiente de líneas de manguera y pitones (boquillas),

desplegados lo más cerca del foco del fuego. Sin olvidar, que los principales

objetivos prioritarios al enfrentar el fuego son: seguridad para la vida de las

personas en peligro, controlar el incendio y reducir los daños a la propiedad por

los efectos de las llamas, el humo y el agua.

En el presente capítulo, se revisará el equipamiento y accesorios existentes

de las Compañías de Agua, para conocer sus características técnicas, cantidades

que transporta cada carro bomba, capacidades de sus bombas y estanques, y

todo lo relacionado con los dispositivos y procesos destinados al transporte de

agua.



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1.2) CARRO BOMBA 1.2.1 ESPECIFICACIONES DE LOS VEHICULOS

Fig. 1.1 Carro bomba urbano

La mayoría de los vehículos destinados al combate de incendio en el

Cuerpo de Bomberos de Concepción, son de origen Francés, marca Renault, con

carrozado y bomba marca Camiva. Dentro de sus especificaciones más

importantes destacan las siguientes:

• Rango potencia motor; 150 a 300 ( cv) Diesel turboalimentados

• Transmisiones mecánicas de 5 o 6 velocidades

• Bomba de incendio incorporada, accionada por toma fuerza

• Doble cabina, 4 puertas.

• Capacidad de transporte de 6 a 10 Bomberos

• Capacidad de 4 a 9 m3 de volumen para transporte de material

• Poseen alarmas luminosas, sonoras y equipo de radio

comunicaciones en Vhf.



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1.2.2 CANTIDAD DE MATERIAL TRANSPORTADO En la siguiente tabla se muestra el material relacionado con el transporte

de agua en los carros bombas urbanos.

Tabla 1.1 Material estándar carro bomba urbano

(Fuente: Instructivo técnico Cuerpo de Bomberos de Concepción)

MATERIAL MEDIDA mm CANTIDAD

MANGUERAS B 70 20

MANGUERAS C 50 15

MANGUERAS D 38 10

CHORIZO A 110 4

CHORIZO B 70 2

GEMELO B-C-C 70-50-50 1

TRIFURCA B-C-B-C 70-50-70-50 2

PITON 366 50 4

PITON 368 70 1

TRASPASO B-C 70-50 2

TRASPASO A-B 110-70 1

PIEZA COLECTORA 110-70-70 1

PITON MONITOR 70-70 1

En el Cuerpo de Bomberos de Concepción, existen 14 carros bombas, por

lo que se puede considerar un total de 4200 metros de manguera de 70 mm. Esta

información es de mucha importancia para determinar la estrategia de transporte

de agua que se verá en el capítulo III.

Además de equipamiento indicado en la tabla anterior, los vehículos

cuentan con generadores, motobombas, escalas, equipos de entrada forzada,

moto sierras, Etc. En el presente trabajo, solo nos referiremos al material

relacionado con el transporte de agua, considerando las bombas incorporadas de

los carros bomba.



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1.2.3 ESTANQUE DE AGUA Los Carros Bomba están equipados con un estanque de agua para la

primera intervención que en promedio tienen una capacidad de 3 m3, están

construidos en fibra de vidrio, polipropileno o acero inoxidable y están conectados

de forma permanente a la bomba del mismo Carro mediante un ducto metálico con

válvula de paso manual. Los estanques generalmente tienen una entrada de

alimentación directa desde el exterior y una tapa superior para registro y limpieza.

Fig. 1.2 Estanque de agua, bomba y semi chasis Camiva



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1.3) BOMBA CENTRIFUGA Y BOMBA DE CEBADO

Fig. 1.3 Diagrama de bombas centrífugas Camiva

Los vehículos están equipados con una bomba, accionada por el mismo

motor propulsor, mediante una toma de fuerza desde la caja de transmisión del

camión que gira a velocidad regulable por el operador. Se dispone de un

panel de instrumentos y testigos que indican los parámetros de operación y

alarmas de todo el sistema.



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1.3.1 BOMBA 90 m3/h, BOMBA CAMIVA TIPO CB 90 Bomba centrífuga monocelular de árbol horizontal, el colector de salida está

integrado en el cuerpo de la bomba. El cuerpo, la caja de aspiración, el difusor, el

cojinete y el rodete son construidos en bronce, para nuestro país por la dureza de

nuestras aguas, en Europa también se fabrican en aluminio. El árbol es de acero

inoxidable de calidad superior y está montado sobre rodamientos de bolas y

rodamientos de agujas, reduciendo de esta forma, los rozamientos y el

mantenimiento. La estanqueidad está asegurada por una junta mecánica de

compensación automática de desgaste, posee una sola alimentación de 110 mm.

Fig. 1.4, Curva característica de la bomba CB-90 Camiva

Punto de Operación Nominal 90 m3/h a 15 bar o 1500 L/min a 15 bar 3 m

altura de succión.



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Fig. 1.5 Bomba CB 90 para uso de Bomberos

Fig. 1.6 Carro Norteamericano usando manguera de alimentación

de 125 mm de diámetro



14


1.3.2 BOMBA 180 m3/h, BOMBA CAMIVA TIPO CB 180

La bomba CB-180, de Camiva, es de similar construcción a la CB-90, pero

cambia su geometría, a fin de aumentar su capacidad hasta 180m3/h, ambas

bombas tienen la opción de incluir una segunda etapa para aumentar la presión

para trabajos específicos.

Fig 1.7, Curva característica bomba Camiva CB-180

Punto de Operación Nominal 1800 m3/h a 15 Bar o 3000 L/min a 15

bar, 3 m altura de succión



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1.3.3 BOMBA DE CEBADO Las bombas centrífugas están dotadas de un dispositivo de cebado

automático, su construcción también es de bronce y tiene accionamiento y

desacoplamiento automáticos mediante émbolo hidráulico, que actúa con agua de

la bomba principal, cuando existe una presión inferior a 2 bar, se junta la polea

de transmisión conductora que viene del toma fuerza, con la polea conducida de la

bomba de cebado, como muestra la figura N°6.1. Cuando se logra el cebado de

la bomba principal, la presión supera los 2 bar y se separan las poleas de

transmisión. En la figura N°7.1 se esquematiza los componentes del sistema de

cebado.

Fig. 1.8 Bomba de cebado Camiva



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Fig. 1.9, Diagrama de cebado Camiva

En la figura N°1.8 se esquematiza los componentes del sistema de cebado.

1.4 CARACTERÍSTICA MÁS IMPORTANTES DEL MATERIAL DE TRANSPORTE DE AGUA . Es importante conocer las características técnicas del material de agua

para decidir la estrategia a utilizar al momento de atacar un incendio estructural,

sabiendo que ningún incendio es igual a otro por las características constructivas

del inmueble, diseño, carga ocupacional, carga combustible, la geografía, factores

climáticos, disposición de agua, etc. Es necesario que todos los miembros de la

institución estén familiarizados con ellas, esto permitirá la aplicación del método

más eficaz en el control de las llamas.

1.4.1 PÉRDIDAS DE CARGA EN DUCTOS PORTATILES DE TRASPORTE DE AGUA

Fig. 1.10, Dibujo de ducto Portátil



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Dependiendo del caudal de agua que se esté bombeando y diámetro de la

manguera utilizada se tendrá diferentes valores para la pérdida de carga en cada

línea. En la tabla 1.2, a continuación se indican los valores esperados por cada 15

metros de manguera en función de estas variables (fuente: Instructivo técnico

material de agua, Cuerpo de Bomberos de Concepción).

TABLA 1.2 Pérdida de Carga en mangueras por cada 15 m, ocupada por el

Cuerpo de Bomberos de Concepción

GPM l/min 38mm(D) 50mm(C) 70mm(B)

40 152 0,16 0,03

60 227 0,34 0,09

95 360 0,76 0,17

100 379 0,86 0,21 0,04

125 474 1,27 0,34 0,06

150 569 1,86 0,47 0,09

175 663 0,62 0,13

200 758 0,83 0,18

225 853 1,03 0,20

250 948 1,29 0,27

275 1042 1,55 0,31

300 1137 1,86 0,36

325 1232 2,24 0,42

350 1327 2,69 0,42

400 1516 3,31 0,62

450 1706 0,78

500 1895 0,93

550 2085 1,13

600 2274 1,34

Pérdida de Carga por cada 15 m (bar)



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Fig. 1.11, Dibujo de pérdida por Roce

1.4.2 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS PITÓN MONITOR PROTEK 622-2 Dentro del equipamiento estándar de los Carros Bomba, se considera un

pitón Monitor portátil de piso, el cual tiene dos entradas Storz de 70 mm. tipo B,

boquilla tipo Protek 845 con especificaciones según se indica a continuación.

Tabla 1.3 Especificaciones Piton Monitor Protek 622-2



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Fig. 1.12 Pitón Monitor de piso 1900-3800 LPM

1.4.3 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS PITÓN PROTEK 369

Pitón de uso común en el ataque de incendios, con entrada Storz de 50

mm, está fabricado para trabajar a una presión nominal de 7 bar (100 psi), con

caudal regulable según se indica en tabla a continuación.

Tabla 1.4 CARACTERISTICAS PITON PROTEK 369

Largo (mm) Peso (kg) l/min GPM

248.9 2.72

115 30

230 60 360 95 475 125 550 150 750 200



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Fotografía 1.13, Pitón Protek 369, 115-750 lpm

Fig. 1.14 Trifurca 70 - 50/70/50, Corte rápido



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CAPITULO II

ESTUDIO DE LAS FUENTES DE AGUA NATURALES DENTRO DEL LÍMITE COMUNAL DE CONCEPCIÓN.

2.1 INTRODUCCIÓN. El asegurar una apropiada fuente de abastecimiento y oportuno transporte

de agua desde sus puntos de origen, es un procedimiento primordial para dar

soporte las operaciones contra incendio, ya que al no disponer de estas fuentes,

solo se dispondrá de los volúmenes limitados que poseen los estanques de los

camiones en el lugar. Esto implica que una vez agotado este suministro inicial, la

intensidad del incendio podrá verse considerablemente perturbada y por defecto

amenazar significativamente los esfuerzos de control y supresión desplegados en

el incidente.

Habitualmente los Bomberos utilizan para el suministro de sus bombas, la

red pública de grifos y en muchos casos, es suficiente la cantidad de agua y

presión que proporcionan estos sistemas. Sin embargo han ocurrido incendios

muy complejos, en las que ha sido necesario el uso fuentes alternativas de agua,

ya sea por insuficiencia de la red de grifos o porque no se encontraba operativa la

red, producto de cortes programados, reparaciones o daños provocados por el

terremoto del 27 de Febrero del 2010. En ese contexto, Concepción dispone de

grandes fuentes naturales de agua dulce que se revisarán en este capítulo.

2.2 IDENTIFICACIÓN Y DATOS DE LAS FUENTES DE AGUA DULCE.

La captación de agua a utilizar será desde fuentes abiertas o cerradas,

siendo identificadas como abiertas las lagunas urbanas, ríos, esteros y como

cerradas las piscinas o estanques. La utilización de estas fuentes permite

abastecer de agua a los equipos de ataque de incendio mediante el transporte a

través de mangueras o almacenamiento en camiones cisternas, siendo dirigidos a

lugares donde la presión y caudal de agua es escasa.



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Concepción, es una ciudad que tiene un patrimonio hídrico natural único,

asociado a un conjunto de lagunas urbanas como Laguna Redonda, Lo Méndez,

Lo Galindo, Lo Custodio y Tres Pascuales, en conjunto con los caudales del río

Biobío, Río Andalién y Estero Nonguén, otorgan a la capital de la Región del

Biobío características ambientales no encontradas en otras ciudades del resto del

país.

Fig. 2.1 lagunas de la ciudad de Concepción.

2.2.1.- LAGUNA LO MÉNDEZ: Está situada en el límite norte de la ciudad de Concepción (36º48’03’’ S,

73º03’03’’W), en el inicio de la autopista que une esta ciudad con el Puerto de

Talcahuano (sector Barrio Norte). Ocupa un valle perpendicular a la serranía baja

que se extiende entre el cerro Chepe y los cerros situados al noroeste de la laguna

Lo Galindo. Esta laguna tiene las siguientes características. (Fig. 2.2).

Superficie 52.000 m²

Profundidad máxima 6.41 m

Volumen Liquido 87.000 m³

Forma circular-ovalada 400 m aproximado.



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Fig. 2.2 Laguna Lo Méndez

2.2.2.- LAGUNA REDONDA: La laguna Redonda es de forma circular y se encuentra aproximadamente a 1 km

del río Biobío (360° 48’ 50’’ S, 730° 02’40’’ W), al oeste de la serranía baja que se

extiende entre el cerro Chepe y los cerros situados al noroeste de la laguna Lo

Galindo, en el sector de Lorenzo Arenas. Por ser la más profunda es la única

laguna que presenta estratificación térmica en primavera y verano. Esta laguna

tiene las siguientes características (Fig.3.2).


Profundidad máxima 19 m




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Fig. 2.3 Laguna Redonda

2.2.3.- LAGUNA LAS TRES PASCUALAS: Se localiza junto al Cerro Isla de la Pólvora (36º48’50’’ S, 73º02’30’’ W). Es la

laguna de mayor tamaño, posee forma arriñonada. En sus riberas se ubica un

área verde que colinda con la avenida Paicaví y también la casa central de la

Universidad San Sebastián. El origen del nombre está ligado a una leyenda. "Las

Tres Pascualas". Esta laguna tiene las siguientes características (Fig.4.1)

Fig. 2.4 Laguna Las Tres Pascualas






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2.2.4 LAGUNA LO GALINDO: Esta laguna se encuentra ubicada en las faldas del cerro la Pólvora (36º48’01’’ S,

73º02’31’’W). La laguna Lo Galindo descarga en un colector que termina en el río

Andalién. Este colector también recoge aguas lluvias que llegan a la laguna Lo

Custodio y las descargadas durante su trayecto entre la laguna y el río Andalién.

Esta laguna tiene las siguientes características (Fig 5.1)




Fig. 2.5 Laguna Lo Galindo

2.2.5.- LAGUNA LO CUSTODIO: Esta laguna se localiza en las cercanías del cerro La Pólvora (36º48’26’’S,

73º02’29’’W). Con respecto a las otras lagunas urbanas, es la de menor tamaño,

de forma subcircular, es la única laguna que posee un fondo arenoso. Esta laguna

tiene las siguientes características (Fig.6.2)


Largo 80 m

Profundidad máxima 1.5 m



26


Fig. 2.6 Laguna Lo custodio.

2.2.6. RÍO BÍO BÍO: El Río Bío Bío se encuentra ubicado paralelo al lado sur de la ciudad de

Concepción, provocando una condición de límite natural de la Comuna.

Se caracteriza por ser de régimen mixto con crecidas en invierno y primavera.

Nace en la Cordillera de los Andes en la Región de la Araucanía, siendo el

desaguadero de dos lagos cordilleranos: Icalma y Galletué. En su curso medio

recibe el aporte de Duqueco y Bureo. En el paso por el valle longitudinal, el río Bío

Bío cambia de curso al encontrarse con la Cordillera de la Costa y en la

confluencia con el río Vergara vuelve a su curso normal. En la costa el río recibe al

río Laja, su mayor afluente con un caudal medio de 173 m³/seg y desemboca en el

río Bío Bío. En el curso inferior, desde la ciudad de Concepción, el río cambia de

dirección para desembocar en el mar al sur de los cerros de Hualpén.(Fig.7.2)

Longitud 380 Km

Caudal medio 899 m³/seg

Profundidad máxima Irregular



27


Fig. 2.7 Rio Bío Bío.

2.2.7. RIO ANDALIÉN: El río Andalién nace de la unión de los esteros Poñén, que viene de la línea del

norte y Curapalihue, que viene del sur. Esta cuenca forma parte del Bío Bío

describe innumerables vueltas entre las cerrilladas de la cordillera costera, la

última de las cuales es un arco abierto al sur que bordea la ciudad de Concepción,

donde en plena llanura aluvial suele dividirse en dos o más brazos antes de

vaciarse en un gran ensanchamiento de la costa sur de la bahía de Concepción.

Su gasto es muy variable y sensible a las lluvias que caen en la cordillera de la

Costa.

Tiene su desembocadura inmediatamente al norte de la del río Biobío, pero en

la Bahía de Concepción, específicamente en Playa Negra de la comuna de Penco.

(Fig.2.8)

Longitud 130 Km

Caudal medio 10- 300 m³/seg

Profundidad máxima Irregular


http://es.wikipedia.org/wiki/Bah%C3%ADa_de_Concepci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Playa_Negra

http://es.wikipedia.org/wiki/Penco


28


Fig.2.8 Rio Andalien.

2.2.8 CONCLUSION CAPITULO

El estudio relacionado sobre las lagunas y ríos que se encuentran en la

comuna de Concepción, pueden ser de gran utilidad, ya que estas fuentes

disponen de un gran volumen de agua que puede ser utilizado para operaciones

contra incendio en caso de que las redes públicas de grifos se dañen por efectos

de un desastre o por pérdida de presión del circuito. Una de las particularidades

de estas fuentes naturales, es que pueden ser autos restablecidos en el tiempo y

no provocan daño al ecosistema.



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CAPITULO III

ESTUDIO DE CIRCUITOS ALTERNATIVOS

Fig. 3.1 Incendio Multitienda La Polar en Concepción, 1 Marzo de 2010

3.1 INTRODUCCION

De las lagunas y ríos detallados en el capítulo II, hemos tomado

como ejemplo, posible casos de incendio en centros comerciales y se han

identificado las distancias desde la fuente de agua abierta más conveniente de

ocupar en un posible caso de emergencia, la referencia de medicion es entregada

por el programa google maps, por lo cual sería de forma práctica, sabiendo que en

una catástrofe las vías de tránsito vehicular son cortadas o desviadas pora obtener

un mejor despliege de líneas de mangueras utilizando las distancias mas cortas

entre el punto de alimentacion y la emergencia. Es importante recordar que

en esta condición las redes públicas se encuentran con baja presión, obstruidas,



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con rotura de circuitos o simplemente no cumplen con los caudales requeridos, por

la envergadura del siniestro.

3.2 ALGUNAS DISTANCIAS ENTRE FUENTES DE AGUA NATURALES Y GRANDES CENTROS COMERCIALES

3.2.1 DISTANCIA DE RIO BIO BIO HASTA MALL PLAZA MIRADOR

Fig. 3.2 Distancia desde el Río Bío Bío hasta mall Mirador

El centro comercial mall plaza mirador, consta de una edificación

aproximada de 30.000 m². Para un ataque de incendio mostrada en la

figura, (fig. 3.2 ) existe un suministro de agua cercano como es el río Bío Bío,

encontrándose a una distancia aproximada de 550 metros, desplegando las líneas

de mangueras desde la avenida Nueva Costanera hasta llegar al puente Llacolen,

con dirección norte hasta llegar a la calle Zañartu y posterior al Mall Plaza.

550

550 m



31


3.2.2 DISTANCIA DE LAGUNA REDONDA HASTA VEGA MONUMENTAL.

Fig. 3.3 Distancia de laguna redonda hasta Vega Monumental

En caso de un incendio de gran magnitud, como fue ocurrido en enero de.

2010, podemos obtener los recursos naturales de dos fuentes, como son la laguna

redonda y el Río Bío Bío. La distancia comprendida entre la laguna

redonda y la vega monumental, es aproximadamente 1100 metros, desde la

succión desplegando las líneas de mangueras en forma directa hasta llegar al

centro comercial.



32


3.2.3 DISTANCIA COMPRENDIDA ENTRE LAGUNA LAS TRES PASCUALAS Y MALL DEL CENTRO CONCEPCION.

Fig. 3.4 Distancia desde Laguna Las Tres Pascualas hasta Mall del Centro

Uno de los grandes proyectos de construcción que está ubicado en pleno

corazón de la comuna de Concepción es el Mall del Centro, situado en las calles

Barros Arana y Tucapel, tiene un área de construcción aproximado de 80.000 m²

de los cuales se subdividen en 5 niveles comerciales, 98 locales, una multitienda,

7 salas de cine, un patio de comida y restaurantes, además de 3 niveles

subterráneos de estacionamientos y un edificio de un total de 23 pisos, destinado

al uso de oficinas.

La fuente de aguas abiertas más cercana para alimentación en caso de

emergencia, es la laguna Las Tres Pascualas que se encuentra ubicada a una

distancia de 1300 metros.



33


3.3 ESTUDIO DE CASO HIPOTÉTICO EN LA CIUDAD DE CONCEPCION 3.3.1 DEFINICION DE CASOS A ESTUDIAR

Ningún incendio es igual a otro, es una premisa básica, que se enseña a

todos los Bomberos cuando ingresan a la Institución y, bajo ese prisma, en este

capítulo se basarán los cálculos necesarios del protocolo de suministro de agua de

circuitos alternativos en caso de falla de la red de grifos. Al respecto, se considera

dos casos hipotéticos, pero que pueden ocurrir en variadas situaciones con

distintas categorías de emergencia, con el propósito de poder concluir en forma

más simple y rápida para su aplicación a la hora de una emergencia real, por parte

de los Voluntarios del Cuerpo de Bomberos de Concepción, sin olvidar que la

seguridad del personal y de los equipos y máquinas operando en un incendio es la

primera prioridad.

Dichos casos hipotéticos se supondrá que podrían suceder en la estructura

del Mall del Centro Concepción y son los siguientes:

A) Incendio en un local comercial con 100 m2 de superficie (10 m de lado) con tabiques estructurales cortafuegos.

B) Incendio en un sector de multitienda involucrando 400 m2 de superficie (20 m de lado) en planta abierta.

Ambos casos tienen requerimientos de caudal de agua diferentes, lo que

permitirá crear una estrategia que podrá aplicarse a cada caso.

Bomberos cuando se ve enfrentado a cualquier emergencia, debe estimar

la cantidad de agua que es necesaria para el control del incendio. En base a la

superficie y la disposición del agua, se emplean dos estrategias designadas como,

ofensiva o defensiva, para esto se analizará los caudales de agua.



34


3.3.2 ESTIMACION DE CAUDALES DE AGUA El sentido común muchas veces puede ser el punto de partida para

determinar la cantidad de agua que se necesita. Alan Brunacini, actual

Comandante del Departamento de Bomberos de la ciudad de Phoenix, Arizona,

EEUU y escritor del libro “Fire Command” sugiere simplemente, “mucho fuego = mucha agua; poco fuego = poca agua”.

Un método de prueba y error puede ser implementado inicialmente durante

el incendio. Este método se basa un poco en lo dicho por Brunacini. Si se

comienza utilizando 2 líneas de agua de 70 mm, con un flujo de 600 litros por

minuto por cada uno y después de unos minutos no se ven resultados, entonces

se requiere de más agua. Métodos más precisos utilizan fórmulas matemáticas

para determinar la cantidad de agua. Una de estas fórmulas es la definida por la

Nacional Fire Academy de EEUU. La que utiliza el área afectada por el fuego.

Estas fórmulas y estimaciones determinan la cantidad de agua (o flujo de agua)

necesaria para controlar el fuego y lograr que este baje en intensidad.

Muchas veces el incendio es demasiado grande para la cantidad de agua

que se tiene y por lo tanto, se deberá atacar defensivamente con énfasis en

proteger estructuras expuestas y esperar a que el fuego consuma el combustible

hasta el punto en que el caudal de agua es suficiente para su extinción. Esto es lo

que se ve en la gran mayoría de los casos de grandes incendios como bodegas y

edificios antiguos.

El conocimiento del material de agua en el carro bomba es primordial para

que junto con el cálculo del caudal de agua necesario permita que el ataque al

fuego se realice en forma óptima. Se necesita saber los caudales de los

diferentes pitones que la máquina posee y las presiones en las que operan.

Es necesario también que el operador de la bomba (conductor/maquinista)

conozca las presiones necesarias que debe suministrar a las distintas líneas de

agua. Para esto debe estar preparado y entrenado en el manejo de la bomba y

estar en conocimiento de las pérdidas de presión por fricción en las distintas líneas

(50 y 70 mm) y el efecto de la distancia y diferencia de altura sobre estas. Si la

distancia es muy grande inevitablemente se deberá establecer un convoy.



35


Los ataques defensivos intrínsecamente necesitan de muchas armadas de

agua. El fuego se extingue si se logra inundarlo con una cantidad de agua

suficiente como para revertir la gran producción de calor.

Para poder determinar las cantidades de agua que hay que aplicar a un

fuego, existen varias fórmulas usadas en el mundo actualmente.

Todas están orientadas a aplicar la cantidad de agua necesaria para

absorber la suficiente cantidad de energía para evitar el incremento del incendio

(cortar propagación) y luego extinguirlo.

Esto dependerá principalmente del tamaño del lugar afectado y la calidad

pirógena del combustible, vale decir, cuanta energía entrega por unidad de peso

un material al quemarse completamente.

En este estudio se usará el método “Tactical Flow-Rate (TFR) o Caudal

Táctico de Paul Grimwood, (escritor del libro Euro Fire Fighter 2009) donde la

superficie del lugar afectado (m2), se multiplica por 4, en una estructura

compartimentada y se multiplica por 6 en una estructura abierta o cuando el fuego

compromete estructuras, este resultado se homologará a la cantidad de litros por

minuto de flujo total empleado.

En el caso de los ejemplos que se estudian, se obtiene de esta forma:

CASO A) 10 x 10 = 100 x 4 = 400 LPM CASO B) 20 X 20 = 400 X 6 = 2400 LPM

Según las características del equipamiento de agua ya indicadas en el

capítulo I se tiene que:

En el caso A se podrá ocupar un pitón del tipo 369, que tiene un rango desalojo

de 115 a 750 LPM a 7 bar.

En el caso B, se podrá trabajar con un mínimo de 4 pitones del tipo 369 o un pitón monitor del tipo 622-2, con rango de desalojo entre 1140 y 3800 LPM o

alternando ambos equipos según la estrategia para el caso particular.



36


3.4 PERDIDAS DE CARGA 3.4.1 INTRODUCCION

Dos de las ciencias que estudian los fluidos (líquidos y gases) son la

Termodinámica y la Mecánica de Fluidos. El agua (H2O), en su forma líquida, es

un fluido con características propias y su comportamiento es controlado por las

leyes de la física y la química. La tensión entre las moléculas de agua no es

suficiente para permitir que se les pueda someter a tracción, de la manera que se

puede hacer con un sólido, esto quiere decir que sólo se puede empujar el agua

aplicando una presión mecánica para desplazarla. Se puede también crear una

depresión y así usar la presión atmosférica para hacer que el agua ascienda por

las mangueras hacia el lugar deseado, conocido como proceso de aspiración.

El agua es casi incompresible, es decir que no se puede acumular la

presión como en un gas. Una operación de bombeo necesita un aporte constante

de energía por pequeño que sea el movimiento de volumen de agua implicado.

El rozamiento que produce la velocidad de circulación del agua en las

paredes interiores de la manguera, los cambios de dirección del movimiento del

fluido, como en codos bruscos y accesorios que se deben usar a lo largo de la

línea y el aumentar el caudal en la misma manguera supondrá mayor pérdida por

rozamiento. El diámetro de la manguera, es la variable más significativa en las

pérdidas de carga. Para un mismo caudal, a mayor diámetro menor será la

pérdida por rozamiento

El problema impuesto consiste transportar 400 o 2400 LPM de agua, según

sea el caso, desde una laguna hasta una piscina a la entrada del edificio ubicado

en la esquina de las calles Orompello y Barros Arana, desde donde se

abastecerán mediante aspiración las bombas que atacaran el incendio.

La figura 3.5 ilustra el uso de una piscina como la mencionada recién.

Para mover dichos caudales se debe considerar la diferencia de cotas

(metros sobre el nivel del mar = m s n m) entre la superficie del agua en la piscina

y la superficie del agua en la laguna y las pérdidas de carga que ocurren cuando el

agua recorre el interior de las mangueras y accesorios del circuito.



37


Fig. 3.5 Foto que ejemplifica el trabajo con piscina, al centro, camión cisterna

descargando su contenido en estanque auto soportable, a la izquierda, en primer

plano, carro aspirando y bombeando hacia la armada de ataque.

3.4.2 PÉRDIDAS DE CARGA REGULARES (Hf). La pérdida de carga que tiene lugar en una conducción, representa el gasto

de energía de un flujo hidráulico a lo largo de la misma, por efecto del rozamiento.

Existe una gran diversidad métodos, ecuaciones, tablas, gráficos y software

para realizar los cálculos hidráulicos de tuberías. En este capítulo se ocupará la

ecuación de Hazen Williams, por ser una de las fórmulas más usadas en Chile

para el cálculo de pérdidas friccionales en conductos de sección transversal

circular. Ecuación de Hazen Williams:

𝑯𝑯𝑯𝑯 =𝟏𝟏𝟏𝟏,𝟔𝟔𝟔𝟔𝟔𝟔 ∗ 𝑸𝑸𝟏𝟏.𝟖𝟖𝟖𝟖(𝒎𝒎

𝟑𝟑

𝒔𝒔 ) ∗ 𝒍𝒍(𝒎𝒎)𝑪𝑪𝟏𝟏.𝟖𝟖𝟖𝟖 ∗ 𝑫𝑫𝟔𝟔.𝟖𝟖𝟖𝟖(𝒎𝒎)

Donde: Hf = Pérdidas regulares (m). D = Diámetro interno (m). C = Coeficiente de fricción (adimensional). Q = Flujo volumétrico (m3/s).



38


L = Longitud del conducto (m). Al desarrollar la ecuación de Hazen Williams con los datos de la Tabla 3.1 Elkhart, referida a ductos de 70 mm de diámetro, el coeficiente “C”, tiene un valor promedio de 108 (adimensional). Tabla 3.1 Pérdidas de carga en mangueras de diferente diámetro. Fuente: Elkhart



39




40


Fig. 3.6 Gráfico Pérdida de carga en función del diámetro interior de mangueras

de incendios.

3.4.3 PÉRDIDAS SINGULARES (Hs). Además de las pérdidas de carga por rozamiento, se producen otro tipo de

pérdidas que se originan en puntos singulares de las tuberías (cambios de

dirección, codos, juntas, etc.) y que se deben a fenómenos de turbulencia. La

suma de estas pérdidas de carga accidentales o localizadas más las pérdidas por

rozamiento dan las pérdidas de carga totales.

Salvo casos excepcionales, las pérdidas de carga localizadas sólo se

pueden determinar en forma experimental y, puesto que son debidas a una

disipación de energía motivada por las turbulencias, pueden expresarse en función

de la altura de velocidad corregida mediante un coeficiente empírico (K):

Hs = ∑K · (v2 / 2·g)

En función del caudal, la expresión queda de la siguiente forma:

Hs = ∑K · [Q2 / (A2 2·g)] Donde: Hs = Pérdida de carga o de energía (m).



41


K = Coeficiente empírico (adimensional).

V = Velocidad media del flujo (m/s).

g = Aceleración de la gravedad (m/s2).

Q = Flujo volumétrico (m3/s).

A = Superficie sección transversal de referencia (m2), A= (π·D2 )/ 4

3.5 ECUACIÓN DE CIRCUITOS CONSIDERADOS.

Existen diversos circuitos posibles considerando conductos en serie y/o en paralelo con el mismo o distinto diámetro interior, con el mismo o distinto largo de conducto, con mayor o menor número y tipo de accesorios. Para el presente estudio se considera D = 70 mm y L = 1300 m en todas las ecuaciones y gráficos que se presenten a continuación. Para realizar los cálculos de pérdidas singulares producidas al conformar UN conducto de 1300 m de longitud se considera los accesorios y coeficientes de pérdidas singulares indicados en la Tabla 3.2. TABLA 3.2: Accesorios y coeficientes de pérdidas singulares en un conducto de

1300 m de longitud.

SINGULARIDAD CANTIDAD COEFICIENTE K Codo 45° 87 0,40 Codo 90° 4 0,63 Coplas 86 0,08 Válvula 10 5

Entrada brusca 1 1 Salida brusca 1 1

Las pérdidas calculadas para los circuitos ensayados son las siguientes: TABLA 3.3: Pérdidas calculadas CANTIDAD PERDIDAS REGULARES PERDIDAS SINGULARES TOTALES

DUCTOS BAR METRO BAR METRO BAR METRO 1 243.7 2486 33.7 344 277.5 2830 2 67.6 689.6 10.6 109.1 78.3 798.7 3 31.9 325.7 4.2 43.3 36.1 369



42


Los circuitos considerados son: UN conducto de longitud L = 1300 m y diámetro D = 70 mm DOS conductos de longitud L = 1300 m y diámetro D = 70 mm TRES conductos de longitud L = 1300 m y diámetro D = 70 mm En anexos se incluye la codificación de ecuaciones que permiten obtener los

gráficos y tablas de cada caso estudiado.

Se trata obviamente del mismo conducto, que tiene el mismo comportamiento en

el plano energía versus caudal. No obstante, para transportar un cierto caudal

total, al usar dos conductos en paralelo por cada uno de ellos circula la mitad de

dicho caudal total y al usar tres conductos en paralelo, circula un tercio de dicho

caudal total, con lo cual la energía y potencia necesaria para transportar el caudal

total baja en forma muy significativa.

La ecuación del circuito es de la forma

H = (Z2 – Z1) + Hf + Hs La que se puede expresar en metro que corresponde a energía/(unidad de peso

de fluido) o en unidad de presión si H se multiplica por el peso específico del agua.

La expresión (Z2 – Z1) es la diferencia de cota vertical entre el nivel de agua en la

laguna las Tres Pascualas y la esquina de las calles Orompello y Barros Arana

donde se sitúa el Mall del Centro que es de 9 m. A continuación se muestran fotografías relacionadas con las mediciones de

altura correspondientes al caso estudiado.

Fig. 3.7 Medición de cota en centro comercial 23 m.s.n.m.



43


Fig. 3.8 Medición de cota en fuente de agua 14 m.s.n.m.

La figura 3.9 muestra la posibilidad de llegar a la rivera sur Laguna las Tres

Pascualas con un vehículo de Bomberos para aspirar agua. Acceso que se puede

mejorar para mayor rapidez y seguridad del procedimiento.

Fig. 3.9 Rivera sur Laguna las Tres Pascualas

Para que el tendido de conductos no impida la circulación vehicular se debe

considerar soluciones como la mostrada en la figura 3.10



44


Fig. 3.10 Elemento que permite la circulación de vehículos sobre las mangueras

sin provocar daño y sin obstaculizar el tránsito en las calles

3.6 EVALUACION TECNICA DE LAS ESTRATEGIAS PROPUESTAS. 3.6.1 INTRODUCCION

La evaluación técnica de las estrategias propuestas, se desarrollará

mediante el análisis de las curvas características de las bombas del Cuerpo de

Bomberos de Concepción y de las curvas características de circuitos ya definidos

y que se pueden configurar con las mangueras disponibles. Para tal efecto se usa

el software SOLUCION DE ECUACIONES DE INGENIERIA (EES), el que permite

generar gráficos y tablas, a partir de ecuaciones incorporadas por el usuario.



45


3.6.2 GRAFICOS, ECUACIONES Y TABLAS DE LA BOMBA CB 90 PARA RPM MINIMAS Y RPM MAXIMAS

Fig. 3.11 Grafico Bombas CB 90

Ecuaciones de la Bomba CB 90

Hcb90 3000 RPM = 8,42143 + 1,58143 ∗ 10−3 ∗ Q − 1,24286 ∗ 10−6 ∗ Q2

Hcb90 3500 RPM = 11,7464 + 8,57857 ∗ 10−4 ∗ Q − 7,5 ∗ 10−7 ∗ Q2

Hcb90 4000 RPM = 15,4621 + 3,3757 ∗ 10−4 ∗ Q − 4,6142 ∗ 10−7 ∗ Q2

Hcb90 4500 RPM = 19,581 + 8,57143 ∗ 10−5 ∗ Q − 3,2381 ∗ Q2 TABLA 3.4: Curva Característica Bomba CB 90

𝑄𝑄 (𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙) 𝐻𝐻𝑐𝑐𝑐𝑐 90 3000 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 (𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏)

𝐻𝐻𝑐𝑐𝑐𝑐 90 3500 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 (𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏)



0 8,42 11,75 15,46 19,58 500 8,90 11,99 15,52 19,54

1000 8,76 11,85 15,34 19,34 1500 8,00 11,35 14,93 18,98 2000 6,61 10,46 14,29 18,46 2500 4,61 9,20 13,42 17,77 3000 1,98 7,57 12,32 16,92



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3.6.3 GRAFICOS, ECUACIONES Y TABLAS DE LA BOMBA CB 180 PARA RPM MINIMAS Y RPM MAXIMAS

Fig. 3.12 Grafico Bombas CB 180

Ecuaciones de la bomba CB 180

Hcb180 3000 RPM = 8,8028 + 2,74452 ∗ 10−4 ∗ Q − 2,79254 ∗ 10−7 ∗ Q2

Hcb180 3500 RPM = 11,9755 + 6,01119 ∗ 10−4 ∗ Q − 3,5804 ∗ 10−7 ∗ Q2

Hcb180 4000 RPM = 15,8973 + 3,219 ∗ 10−4 ∗ Q − 3,349 ∗ 10−7 ∗ Q2 TABLA 3.5: Curva Característica Bomba CB 180

𝑄𝑄 (𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙) 𝐻𝐻𝑐𝑐𝑐𝑐 180 3000 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 (𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏)

𝐻𝐻𝑐𝑐𝑐𝑐180 3500 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 (𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏)


0 8,80 11,98 15,90 500 8,87 12,19 15,97

1000 8,80 12,22 15,88 1500 8,59 12,07 15,63 2000 8,23 11,75 15,20 2500 7,74 11,24 14,61 3000 7,11 10,56 13,85 3500 6,34 9,69 12,92 4000 5,43 8,65 11,83 4500 4,38 7,43 10,56 5000 3,19 6,03 9,13



47


3.6.4 CURVAS CARACTERISTICAS DE UNA BOMBA CB-90 Y DE LOS CIRCUITOS CONSIDERADOS

Fig. 3.13 Gráfico bomba CB 90 a distintas RPM y tres circuitos

3.6.5 CURVAS CARACTERISTICAS DE UNA BOMBA CB-180 Y DE LOS CIRCUITOS CONSIDERADOS

Fig. 3.14 Gráfico bomba CB 180 a distintas RPM y tres circuitos



48


3.6.6 CURVAS CARACTERISTICAS DE VARIAS BOMBAS CB90 EN SERIE Y DE LOS CIRCUITOS CONSIDERADOS

Fig. 3.15 Grafico bombas CB-90 en serie y 3 circuitos



49


3.6.7 CURVAS CARACTERISTICAS DE VARIAS BOMBAS CB180 EN SERIE Y DE LOS CIRCUITOS CONSIDERADOS

Fig. 3.16 Grafico bombas CB-180 en serie y 3 circuitos



50


3.6.8 ANALISIS DE RESULTADOS 3.6.8.1 SOLUCION CASO A:

Para cumplir con el primer requerimiento de agua,

400 LPM, transportados desde la laguna las Tres Pascualas hasta el Mall del

Centro, con una distancia de 1300 m y una diferencia de cota de 9 m, el gráfico de

la figura 3.13, muestra que basta con utilizar UNA Bomba del tipo CB-90. O bien UNA bomba del tipo CB-180, según figura 3.14

Fig. 3.17 Gráfico ajustado a rpm circuito 400 lpm

La mayoría de las bombas utilizadas por Bomberos, tienen la posibilidad de

variar las revoluciones por minuto del motor y por ende, de la bomba.

Utilizando las leyes de semejanza, se pudo calcular que para cortar los 400

LPM y operar a 10,8 bar, la bomba debe girar a 3339 RPM, las que están dentro

del rango posible entre las mínimas y máximas RPM de dicha bomba.



51


El circuito diseñado se muestra en el siguiente esquema

Fig. 3.18 Esquema del circuito de 400 LPM

3.6.8.2 SOLUCION CASO B: Para cumplir con el segundo requerimiento de

agua, 2400 LPM, transportados desde la laguna las Tres Pascualas hasta el Mall

del Centro, con una distancia de 1300 m y una diferencia de cota de 9 m, existen

varias soluciones.

Fig. 3.19 Gráfico CCC 2400 lpm, en tres alternativas (1,2, o 3 ductos)



52


La figura 3.19 muestra que si se usa un solo conducto se requiere

entregar una presión del orden de 280 bar, la que no es posible satisfacer, salvo

con cerca de 20 carros bomba conectados en serie, a razón de dos carros por

cuadra, para cubrir la distancia requerida, lo que a todas luces no resulta

razonable.

Evidentemente, la solución del caso A se puede replicar, usando 5 carros

bomba y cada uno con un conducto individual de 1300 m, lo que implica utilizar

6500 metros de manguera, material no disponible actualmente en el Cuerpo de

Bomberos de Concepción. No obstante, en gráfico de la figura 3.15 se observa

otras alternativas como las siguientes:

Usar 3 bombas CB90 conectadas en serie y con un tendido de 3 conductos

en paralelo, lo que implica que a cada carro entran y salen los 3 conductos.

Usar 6 bombas CB90 conectadas en serie y con un tendido de 2 conductos

en paralelo, lo que implica que a cada carro entran y salen los 2 conductos.

El circuito diseñado como se muestra en el siguiente esquema, considera 6

bombas en serie dispuestas cada 216 metros y un tendido doble, desde la primera

bomba hasta la piscina auto soportante, ubicada en la base del centro comercial,

donde se abastecerán las bombas encargadas del ataque al fuego.

Fig. 3.14 Esquema de circuito para 2400 lpm



53


También se observa en la figura 3.16, que se puede satisfacer la necesidad

de 2400 LPM con las siguientes alternativas:

Usar 2 bombas CB-180 conectadas en serie y con un tendido de 3

conductos en paralelo, lo que implica que a cada carro entran y salen los 3

conductos.

Usar 5 bombas CB-180 conectadas en serie y con un tendido de 2

conductos en paralelo, lo que implica que a cada carro entran y salen los 2

conductos.

Con una mirada de mayor proyección, se observa que a futuro se debería

adquirir mangueras de mayor diámetro, que generan bastante menos pérdida de

carga para igual caudal volumétrico y se podría satisfacer esta demanda con

menos carros y/o menos conductos.

Fig. 3.17 Gráfico para situación de diámetro ducto 110 mm CB-90

En la figura 3.17, se observa que para satisfacer 2400 LPM es posible usar 5

bombas CB-90 conectadas en serie con UN solo conducto de 110 mm de

diámetro, o bien usar UNA bomba CB-90 con DOS conductos de 110 mm de



54


diámetro, lo que implica que a la bomba entran dos conductos y salen dos

conductos.

Una situación similar ocurre si se usan bombas CB-180, según se puede observar

en la figura 3.18.

Fig. 3.18 Grafico para situación de diámetro ducto 110 mm CB-180

Del estudio realizado se puede proponer los siguientes parámetros para

diseñar el sistema de transporte de agua:

• Considerar 1200 lpm, como caudal límite para transportar por un solo ducto de

70 mm.

• Para 1200 lpm, instalar bombas en serie cada 215 m.

• Para caudales mayores (3600 lpm), utilizar doble o triple tendido.

• Para caudales extremos (10000 lpm) utilizar tendidos en serie de forma

paralela, el caudal máximo estará dado por la cantidad de bombas y

mangueras con las que se disponga.

• Para distancias de más de 100 m, utilizar doble tendido para alimentación de

otras bombas, incluso, desde la red de grifos

• Incorporar al material menor del Cuerpo de Bomberos, en el mediano plazo, mangueras de mayor diámetro, para fines de transporte de agua.



55


CONCLUSIONES

El presente seminario de titulación tuvo por objetivo estudiar circuitos

alternativos de suministro de agua, para emergencias atendidas por el Cuerpo de

Bomberos de Concepción, cuando falta la red de grifos o no es suficiente en

determinadas emergencias.

Se realizó un catastro de los materiales y equipos existentes en el Cuerpo

de Bomberos de Concepción, dando cumplimiento al primer objetivo específico.

Se evaluó las fuentes de agua naturales dentro del límite comunal de

Concepción, las que ofrecen varias alternativas factibles para contar con

suministro del recurso agua, dando cumplimiento al segundo objetivo específico.

Finalmente se estudió las características energéticas de las bombas

disponibles y las exigencias que imponen las mangueras a la circulación del agua.

Se analizó en particular dos situaciones de requerimiento de 400 LPM y 2400

LPM, a una distancia de 1300 m, entre la fuente de agua de la laguna más

cercana y el lugar de un siniestro en el centro de la ciudad. Se concluye que es

posible satisfacerlas en base a los fundamentos de la mecánica de fluidos,

aplicada a máquinas y conductos. No obstante, se puede observar, las grandes

pérdidas de carga para diámetros menores, lo que se traduce en ineficiencia al

momento de transportar agua en largas distancias y/o altos caudales.

Se concluye entonces que el presente seminario servirá de base para

definir nuevos protocolos para la forma como se enfrentan los incendios en

nuestra ciudad, con los mismos recursos disponibles.

En el corto plazo, una alternativa relativamente fácil de implementar, a

pesar que implica cambio de procedimiento, es alimentar a las máquinas utilizando

líneas “dobles”, es decir, desplegar dos armadas de 70 mm en paralelo.

A futuro se recomienda adquirir mangueras de mayor diámetro, que

generan bastante menos pérdida de carga para igual caudal volumétrico y se

podría satisfacer demandas con UN solo carro y UN solo conducto. De este modo,

se puede enviar un gran volumen de agua, a una mayor distancia evitando colocar

otros carros entre medio para convoy.



56


En EE.UU., los Bomberos, trabajan con ductos de 5” (125 mm) de diámetro

y existen camiones habilitados para transportar hasta 1800 metros de manguera

en ese diámetro (ver fotografía en anexos). En cambio en nuestro país, el mayor

diámetro existente, con que cuentan los diferentes Cuerpos de Bomberos, es de

70 mm y sumado a eso, no existe la costumbre ni los procedimientos, para realizar

doble tendido de alimentaciones (dos líneas de 70 mm gemelas) en distancias de

más de 100 metros, logrando con esto, altas pérdidas de carga regulares y menor

flujo de agua transportado.

En resumen, es menester realizar capacitaciones de optimización de los

recursos disponibles en los diseños de circuitos y también, a mediano plazo,

conseguir la implementación de material, de al menos un diámetro de 4 o 5

pulgadas (110 -125mm), para el transporte de agua. De esta forma se contribuirá

a lograr una mayor eficacia y eficiencia en la extinción de incendios que desarrolla

el servicio de Bomberos Voluntarios, lo que se traduce directamente en la

seguridad personal y material de cada habitante de nuestra Patria.



57


BIBLIOGRAFIA

• Euro fire fighter 2009, Grimwood, Paul

• Fundamentals Of Fire Fighter Skills, National Fire Protection Association

and International Association of Fire Chiefs, 2009

• Manual de Protección contra incendios, Quinta edición en español, NFPA

• Curso Hidráulica Básica para Bomberos Junta de Castilla y León,

Fernández Lorenzo, José

• Instructivo Técnico material de agua, Cuerpo de Bomberos de Concepción

• Taller de sistema de comando de incidente en incendios 2014, Academia

Nacional de Bomberos de Chile

• Apunte de clases Universidad del Bío Bío “Maquinas Hidráulicas” 2013,

Pita Vives, Vicente

FUENTES DE INTERNET

• WWW.ELKHARTBRASS.COM

• WWW.AKRONBRASS.COM

• WWW.TFT.COM

• WWW.TIPSA.COM


http://www.elkhartbrass.com/

http://www.akronbrass.com/

http://www.tft.com/

http://www.tipsa.com/


58


ANEXOS A continuación se incluye material de importancia, relacionado con la

confección del presente trabajo, tablas, ecuaciones, codificaciones del programa

EES, fotos relacionadas, Etc.

Figura N°1, Camión de Bomberos con 6000 pie (1828 m) de manguera

de 5 pulgadas (125 mm)

Figura N°2, Composición de una manguera



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ECUACIONES PARA OBTENER CCC (1, 2, 3 conductos)



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ECUACIONES PARA SOLUCION DEMANDA 400 lpm



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ECUACIONES PARA SOLUCION DEMANDA 2400 lpm BBA 90 DIAMETRO 70

ECUACIONES PARA SOLUCION DEMANDA 2400 lpm BBA 180 DIAMETRO 110 mm



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Tabla de volumen de agua dentro de las mangueras (tiras)

Tabla de pérdidas de carga en mangueras de diferente diámetro, Elkhart



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